2013年十大技术之新材料的研发与应用

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■ 2013年十大技术之新材料的研发与应用量产可能性：未来计划量产    在汽车设计、制造领域中，探索新材料的应用一直是工程师不懈努力的事情。帮助车辆轻量化的同时兼顾强度绝不是一件容易的事情，铝材、树脂材料、碳纤维、复合材料目前还只是少数高端车型的“专利”，想要普及尚需时日。不过这却不能浇灭工程师的探索热情，2013年工程师们除了对其它材料“打主意”，还在想方设法降低现有材料生产制造成本。● 树脂材料做齿轮    今年的东京车展上，日本大丰工业集团旗下的NIPPON GASKET展出了平衡轴用树脂齿轮。此前平衡轴的齿轮一般由金属制造。未来很可能会应用在丰田的  
    NIPPON GASKET选用酚醛树脂材料制作齿轮。首先在芳纶长纤维表面附着酚醛树脂粉末，接着将其溶于水中使之均匀分散，再像抄纸那样制造成2mm厚的片材。将10～20张片材层叠，制成20～40mm的板材，并将板材冲压成齿轮形状。这时由于是冲压，因此齿轮为平齿轮。之后将冲压件放入模具，加热、压缩成型。齿线随着模具变为倾斜，变成斜齿齿轮。最后像金属齿轮一样用滚齿机加工，获得精度。加工余量为0.3mm。成品出来后在内侧热装金属衬套，交付给平衡轴厂商日本欧德克斯（OTICS）。

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小贴士：何为平衡轴    平衡轴的作用是尽可能减小发动机的振动，比如我们拆解过的宝马N20发动机，它在发动机曲轴的下方叠加布置（上下布置）平衡轴机构，其转速是曲轴的2倍。两个平衡轴的转速相同，方向相反，这次材质改变的就是平衡轴上的齿轮。  

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    酚醛树脂是1872年由德国化学家首次提炼出的，其最大特点就是耐热性优秀。它在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因，酚醛树脂目前被应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，粘结剂和铸造行业。工程人员正是看中了它这一特点，将其运用于发动机平衡轴齿轮制造中。 ● 降低复合材料生产成本    其实复合材料大家都不陌生，碳纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强聚合物（GFRP）等都属于这个范畴，宝马i3的乘员舱正是使用CFRP材料制成。虽然它对于车身轻量化可以起到不少积极的作用，不过成本问题是困扰它的梦魇。     今年，三菱丽阳宣布该公司利用自主开发的PCM（Prepreg Compression Molding，预浸料模压成型）法制造的后备厢盖被日产采用，作为Nismo版本GT-R后备厢制造材质。该后备厢盖的重量只有铝合金产品的一半，但刚性却在铝合金产品之上。
    PCM法是采用冲压机进行压缩制造CFRP的量产技术，利用固化时间为2～5分钟的热固性环氧树脂来制造预浸料的预制件，然后将预制件放入模具中加热，并在3～10MPa的高压下冲压成型。这种方法将成型作业的周期缩短到了约10分钟，可用于汽车部件的量产。另外，由于是在高温高压下冲压，因此部件表面的非常平滑，涂装后也很美观，这也是首次在量产车的外板部件上采用该技术。